哈氏合金HASTELLOY
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描述:Hastelloy X是一種含鐵、鉻較高的固溶強(qiáng)化型鎳基高溫合金,具有較好的抗高溫氧化性能,其成型性和高溫持久性能也較好,在790℃以上還具有一定的高溫強(qiáng)度,是制造燃燒室部件比較合適的材料,工作溫度可達(dá)980℃,短時(shí)工作可達(dá)1090℃。在650~980℃長(zhǎng)期高溫時(shí)效有一定程度的時(shí)效硬化現(xiàn)象,成型性有所下降。合金還具有較好的鑄造性能,適于精密鑰造,也可砂鑄,但主要用作各種變形材料,尤其是板材。目前,
規(guī)格:板,棒,帶,線,管,可定制
HastelloyX哈氏合金
一、名稱(如果有材料需求可以與上海墨鉅QQ:3114698976聯(lián)系)
HastellyX,又名Hastelloy alloyX.
二、概述
Hastelloy X是一種含鐵、鉻較高的固溶強(qiáng)化型鎳基高溫合金,具有較好的抗高溫氧化性能,其成型性和高溫持久性能也較好,在790℃以上還具有一定的高溫強(qiáng)度,是制造燃燒室部件比較合適的材料,工作溫度可達(dá)980℃,短時(shí)工作可達(dá)1090℃。在650~980℃長(zhǎng)期高溫時(shí)效有一定程度的時(shí)效硬化現(xiàn)象,成型性有所下降。合金還具有較好的鑄造性能,適于精密鑰造,也可砂鑄,但主要用作各種變形材料,尤其是板材。目前,HastelloyX是美國(guó)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)中用量最大的高溫合金之一。
三、化學(xué)成分
表11.1化學(xué)成分,%
C | CR | CO | FE | MN | MO | P | SI | S | W | NI |
0.05-0.15 | 20.5-23.0 | 0.50-2.50 | 17.00-20.00 | ≤1.00 | 8.00-10.00 | ≤0.040 | ≤1.00 | ≤0.030 | 0.20-1.00 | 基 |
鑄件可到0.20.
四、品種
薄板,厚板,棒材,線材,管材,鍛件和鑄件.變形材料在固溶或退火狀態(tài)下使用,鑄件則在鑄態(tài)下使用.+
五、熱處理制度
1160~1190℃固溶或退火,快速空冷或水淬.
保溫時(shí)間∶每3毫米保溫15分鐘;薄板不超過30分鐘;棒材,鍛件每25毫米保溫1小時(shí)。
六、物理化學(xué)性能
1.密度:8.23(13472787990)
2.熔化溫度:1288℃
3.導(dǎo)熱率(圖11.1),與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
4.熱膨脹系數(shù)(圖11.2),與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
5.比熱(圖11.3),與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
6.抗氧化和抗腐蝕性能
合金在1205℃以下具有很好的抗氧化性能,在1095℃干燥空氣中加熱100小時(shí)后重量基本不變.在1180℃以下耐還原氣氛和中性氣氛的性能也很突出.合金表面形成不剝落的氧化薄膜,從而提高了合金的耐熱性。合金在1095℃的氧化數(shù)據(jù)示于圖11.4.
合金的抗腐蝕性能比其他的含鉻含鉬合金好。1180℃退火的板材在硝酸-氫氟酸溶液中置一小時(shí)后的腐蝕情況如下∶
表11.2合金在硝酸-氫氟酸溶液中放置1小時(shí)后的腐蝕情況
機(jī)械性能(表11.3~11.5)(134-7278-7990)
表11.3AMS*規(guī)定的機(jī)械性能
表11.4通用電氣公司規(guī)定的薄板拉伸性能
表11.5通用電氣公司規(guī)定的薄板拉伸性能
1.室溫機(jī)械性能
(1)拉伸性能和彎曲性能(表11.6~11.7;圖11.5),與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
表11.6薄板的典型拉伸數(shù)據(jù)態(tài)
表11.7薄板的室溫彎曲數(shù)據(jù),與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
圖11.5冷軋壓下量對(duì)薄板拉伸性能的影響
圖11.6試驗(yàn)溫度對(duì)板材拉伸性能的影響
2.不同溫度的機(jī)械性能
AMS5390規(guī)定:在810-820℃(試驗(yàn)前保溫30分鐘)的技伸度不小于24.6公斤/立方毫米,延伸率最小為12%(試樣工作段長(zhǎng)度為25.4毫米,拉伸速度為1.1-1.6毫米/分鐘)
(1)拉伸性能(圖11.6~11.12),與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
圖11.7試驗(yàn)溫度對(duì)棒材拉伸性能的影響
圖11.8 試驗(yàn)溫度對(duì)管材拉伸性能的影響
圖11.9 試驗(yàn)溫度對(duì)砂型鑄造試棒和精密
圖11.10熱處理制度對(duì)薄板拉伸性能的影響,與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
圖11.11溫度對(duì)薄板拉伸性能的影響
圖11.12 棒材的高溫壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線
(2)壓縮性能(圖11.12~11.13)
圖11.13試驗(yàn)溫度對(duì)棒材壓縮屈服強(qiáng)度的影響
圖11.14 試驗(yàn)溫度對(duì)棒材剪切強(qiáng)度的影響,與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
剪切性能(圖11.14)
沖擊性能(圖11.15)
圖11.15低溫對(duì)合金沖擊強(qiáng)度的影響
(5)承受強(qiáng)度(圖11.16)
圖11.16溫度對(duì)合金承受強(qiáng)度的影響
3.持久和蠕變性能(圖11.17~11.22)
AMS5536D規(guī)定,在815-820℃,10.5公斤/平方毫米應(yīng)力下;持久壽命不低于24小時(shí);在10.5-17.5公斤/平方毫米應(yīng)力下,破斷后的持久延伸率不小于8%(試樣工作段長(zhǎng)度為50毫米)
另外,AMS5754D規(guī)定,在815-820℃,10.5公斤/平方毫米應(yīng)力下,持久壽命不低于24小時(shí);在17.5公斤/平方毫米應(yīng)力下,破斷后的持久延伸率不小于10%(試樣工作段長(zhǎng)度為直徑的4倍).
圖11.17薄板在650~980℃的蠕變曲線(總應(yīng)變),與我們聯(lián)系021-67899882可索取圖表哦
圖11.19板材和捧材在650-980℃下的持久性能
圖11.18精密鑄件在650~900℃的蠕變曲線(總應(yīng)變)
圖11.20精密鑄件在650一980℃下的持久性能
4.疲勞性能(圖11.23~11.31)
圖11.22工廠退火板材的拉遜-米勒持久強(qiáng)度控制曲線
圖11.23工廠退火(1180℃)薄板的彎曲疲勞曲線與我們聯(lián)系021-67899882可索取圖表哦
圖11.24不同爐號(hào)工廠退火(1065℃)板材的高溫疲勞曲線
圖11.28工廠退火(1180℃)板材光滑試樣在815℃的應(yīng)力范圍圖
圖11.25工廠退火和應(yīng)力時(shí)效狀態(tài)的板材在815℃下的反復(fù)彎曲疲勞曲線
圖11.27工廠退火(1180℃)板材光滑
圖11.29工廠退火(1180℃)板材光滑試樣在
圖11.30工廠退火(1180℃)薄板(表面為軋態(tài))的反復(fù)彎曲疲勞
圖11.31母材和Chem-Miled材的室溫反復(fù)彎曲疲勞性能與我們聯(lián)系021-67899882可索取圖表哦
5.彈性性能(圖11.32~11.34)
圖11.33試驗(yàn)溫度對(duì)薄板拉伸模量和壓縮模量的影響
圖11.32合金的彈性模量
圖11.34棒材的典型室溫正切模
八、工藝
合金系采用普通電爐冶煉。若采用非真空冶煉加電渣重熔,或真空感應(yīng)加電渣重熔,可提高合金純度,改善合金的機(jī)械性能。合金的開鍛溫度為1180~1200℃,終鍛溫度為1040℃。開始鍛造要輕錘快鍛,待鑄態(tài)組織破壞后可用較重錘鍛造.Hastcloy X具有良好的鑄造性能因此,也適宜于精密鑄造。合金的室溫塑性很好,故通常在室溫成型。成型時(shí)所需設(shè)備功率比成型奧氏體鋼要稍大一些.在多次成型過程中每次成型之后要進(jìn)行固溶處理(退火),因?yàn)楹辖鹪谕嘶馉顟B(tài)的成型性最好。零件成型后應(yīng)在1180℃固溶處理7~10分鐘,然后快速冷卻。
合金能夠用各種熔焊法進(jìn)行焊接,包括一般電弧焊,惰性氣體鎢極焊,惰性氣體金屬極焊,埋弧焊。焊接前焊接表面必須徹底除銹。焊接要在退火狀態(tài)下進(jìn)行,焊接過程中應(yīng)使焊區(qū)可能存在的應(yīng)力減至最小,并用盡可能低的焊接參數(shù)和充分的保護(hù)氣流。如果采用適當(dāng)工藝和使用釬焊合金,則合金也能夠進(jìn)行釬焊。采用電阻焊時(shí),要求采取特殊的工藝措施。點(diǎn)焊時(shí)要用較長(zhǎng)的點(diǎn)焊時(shí)間,并采用水冷以保證焊接質(zhì)量并避免結(jié)晶偏析。滾焊時(shí)要有間斷,以防發(fā)生裂紋和過度扭曲.厚度小于3毫米的薄板最好用惰性氣體鎢極焊,而厚度大于3毫米的板材最好用惰性氣體金屬極焊。
圖11.35HastelloyX高溫長(zhǎng)期受熱后的室溫拉伸性能
九、組織
hastelloy x是含有大量鐵并以大量鉬和少量鎢進(jìn)行固溶強(qiáng)化的鎳基合金,組織比較簡(jiǎn)單但經(jīng)長(zhǎng)期高溫時(shí)效后,組織和拉伸性能都發(fā)生變化。在565和620℃經(jīng)長(zhǎng)期時(shí)效后,室溫拉伸性能有明顯的變化;由圖11-35可以看出,在565℃隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng),延伸率逐漸下降,5200小時(shí)后下降到12%。時(shí)間再延長(zhǎng),塑性又有回升現(xiàn)象,拉伸強(qiáng)度則無顯著變化,屈服強(qiáng)度開始略有升高,然后保持不變。
應(yīng)力時(shí)效對(duì)薄板室溫和高溫拉伸性能的影響見表11.8.從表11.8可以看出,在1公斤/平方毫米應(yīng)力下時(shí)效500小時(shí)后,室溫強(qiáng)度變化不大,而室溫塑性顯著下降.高溫強(qiáng)度和塑性則均無明顯變化.
觀察565℃長(zhǎng)期時(shí)效后的試樣,發(fā)現(xiàn)晶界有網(wǎng)狀析出物,析出物的厚度隨時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)而增加(圖11.36)。時(shí)效試樣拉伸斷口表面萃取復(fù)膜的電子顯微組織示于圖11.37.斷口-部分是塑性的穿晶斷裂,(墨11鉅特殊鋼)一部分是沿晶界的脆性斷裂。長(zhǎng)期時(shí)效后晶界上出現(xiàn)沉淀,斷口表面被大小均勻的析出物所覆蓋。時(shí)效5200小時(shí)的試樣經(jīng)X射線衍射和電子衍射證明,晶界析出物是而心結(jié)構(gòu)的M6C,它們?cè)诰Ы绯蕦挾B續(xù)的網(wǎng)狀,是造成脆性斷裂的主要原因.時(shí)效1000小時(shí)的試樣的組織與5200小時(shí)的相似,在更高的放大倍數(shù)下,在晶界附近還發(fā)現(xiàn)有很細(xì)的析出物(圖11.38)。這種析出物尚未弄清楚,但對(duì)合金的性能沒有響。
表11.8薄板的拉伸性能
圖11.36HastelloyX的顯微組織與我們聯(lián)系021-67899882可索取圖表哦
圖11.37HastelyX在565℃時(shí)效不同時(shí)間后的斷口表面
圖11.38HastelloyX在565℃時(shí)效10,200小時(shí)后電子顯微組織
從圖11.35可以看出,延長(zhǎng)在620℃下的時(shí)效時(shí)間,則強(qiáng)度升高而塑性很快下降.這可能與晶界施性網(wǎng)狀折出物(墨+鉅特殊鋼)形成較快和晶內(nèi)細(xì)小析出物促使屈服強(qiáng)度提高有關(guān)、上海墨-鉅指出,細(xì)小的晶內(nèi)析出物也是MC.這種長(zhǎng)期時(shí)效而析出的細(xì)小M,C是hastelloy X合金強(qiáng)化的主要因素.X射線分析還證明,合金在760℃時(shí)效1025小時(shí)后有Laves相(13472787990),在930℃時(shí)效10小時(shí)后則有呈魏氏組織的σ相(Cr~Mo),另外,高溫長(zhǎng)期加熱后基體中還有成分為(NiCrFe),(MoWSi)。的μ相.在620℃經(jīng)3000小時(shí)時(shí)效后的組織見圖11.39
圖11.39hastelloy X在620℃時(shí)效3000小時(shí)后的顯微組織
研究hastelloy X和類似合金中高溫長(zhǎng)期時(shí)效后析出物的影響證明,合金在較低溫度長(zhǎng)期時(shí)效后,性能變化的原因是由于存在著局部預(yù)沉淀現(xiàn)象造成的,
十、用途
Hastelloy X是Hastelloy B和Hastelloy C合金的變種,含戰(zhàn)略合金元素較少,提高了鐵含量,降低了鉬含量,因此成本較低。同時(shí)由于抗氧化性好,容易加工成各種尺寸的板材、棒材、線材、管材和環(huán)件等,故得到廣泛使用,由于它的鑄造性能好,也可以用作鑄件,是美國(guó)用量較大的合金之一.典型用途包括噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的各種板材部件,導(dǎo)向葉片,尾錐體,集流環(huán)部件,燃燒室內(nèi)襯,渦流排氣管,加力燃燒室部件等.用于燃燒室時(shí)可在980℃使用,短時(shí)工作可到1090℃。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮使用空氣冷卻以保持材料的工作溫度盡可能低,防止受火焰沖擊變形而引起早期破壞,hastelloy X還可作蜂窩結(jié)構(gòu)材料,核子反應(yīng)堆燃料外套等。
近來美國(guó)制造的發(fā)動(dòng)機(jī)火焰筒廣泛使用HastelloyX合金.由于這種合金含鉻高,抗氧化性好,成形性和焊接性能都適合火焰筒加工的要求。六十年代的發(fā)動(dòng)機(jī)如T53-L-13,T55-L-11,J79-GE-8,JT3D-1,JU3D-3,JT-3D-3B,JT4D-9,JT4D-11,JT8D,JT9D,TF39等均用Hastelloyx 作火焰筒、燃燒噴管及其他高溫部件,如在JT3D-1、3發(fā)動(dòng)機(jī)上用Hastelloy X作渦輪排氣機(jī)匣和渦輪第一級(jí)隔圈;在T55-L-11型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上用HastelloyX軋制成翼形帶材和薄板作三、四級(jí)導(dǎo)向葉片.在奧林普斯593噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)反推力擋板內(nèi)層結(jié)構(gòu)和受燃?xì)鉀_擊的表面均采用HatelloyX.
參考文獻(xiàn)
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